JPH06146332A - 掘削機の掘削制御方法 - Google Patents

掘削機の掘削制御方法

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JPH06146332A
JPH06146332A JP30087992A JP30087992A JPH06146332A JP H06146332 A JPH06146332 A JP H06146332A JP 30087992 A JP30087992 A JP 30087992A JP 30087992 A JP30087992 A JP 30087992A JP H06146332 A JPH06146332 A JP H06146332A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excavation
boundary
vertical surface
bucket
tip portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP30087992A
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English (en)
Inventor
Makoto Onoe
誠 尾上
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直線掘削の開始を方向を自動的に判断して穴
を効率良く掘削できるようにする。 【構成】 掘削する穴Aの前側縦面A1 と平行に第1境
界D1 、底面A2 と平行に第2境界D2 、後側縦面A3
と平行に第3境界D3 をそれぞれ設定し、演算したバケ
ット先端部7aの現在位置が第1境界D1 を超えた時に
は下向き直線掘削を開始し、第2境界D2 を越えた時に
は水平直線掘削を開始し、第3境界D3 を超えた時には
上向き直線掘削を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーショベル等の掘
削機で矩形状の穴を掘削する際の掘削制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】走行体を備えた下部車体に上部車体を3
60度旋回自在に取付け、この上部車体にブーム、アー
ム、バケットにより成る腕式掘削作業機を上下回動自在
に取付けた掘削機は、旋回モータ、ブームシリンダ、ア
ームシリンダ、バケットシリンダに圧油を供給する方向
制御弁を備え、これら方向制御弁をオペレータが操作す
ることで旋回動作、ブーム昇降動作、アーム昇降動作、
バケット上下回動動作して地面等を掘削する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような掘削機にお
いてバケット先端部を直線的に移動するには複数の方向
制御弁を同時操作する必要があって大変面倒となるか
ら、所定大きさの矩形状穴を掘削することが大変困難と
なるばかりか、掘削面を目視しながら注意深く掘削する
必要があり、夜間等バケット先端部が見えない場合には
掘削できないことがある。
【0004】なお、従来よりバケット先端部を直線的に
移動させる掘削制御方法が種々提案されている。例え
ば、ブームの角度、アームの角度、バケットの角度によ
ってバケット先端部の位置を検出し、予め設定した直線
に沿って移動するように各方向制御弁を自動的に切換え
る掘削制御方法が提案されている。
【0005】しかしながら前述の掘削制御方法は主とし
て法面仕上掘削や水平仕上掘削を目的として、ブーム、
アーム、バケットを動作制御する方法であるから、自動
掘削開始位置が常に一定であるし、掘削方向も一定であ
るので自動掘削開始位置と掘削方向の設定が容易となる
が、矩形状の穴を掘削する場合には自動掘削開始位置が
3ケ所で掘削方向が3方向となるので、それらの設定が
大変面倒となって設定時間が長くなって掘削作業効率を
大幅に低下させる原因となる。
【0006】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにした掘削機の掘削制御方法を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】ブーム5、アーム6、バ
ケット7を上下揺動自在とした掘削機により矩形状の穴
Aを掘削する際に、掘削する穴Aの前側縦面A1 、底面
2 、後側縦面A3 をXY座標として設定し、バケット
先端部7aの現在位置をXY座標として演算して検出
し、その検出したバケット先端部7aの現在位置が設定
した前側縦面A1、底面A2 、後側縦面A3 に接近した
位置となった時にバケット先端部7aを下向直線動作、
水平後向直線動作、上向直線動作させるようにした掘削
機の掘削制御方法。
【0008】
【作 用】矩形状の穴Aを掘削する際にバケット先端
部7aの現在位置が前側縦面A1 、底面A2 、後側縦面
3 に接近すると自動的に下向き直線掘削、水平後向き
直線掘削、上向き直線掘削できるので、自動掘削開始位
置と掘削方向をそれぞれ設定する必要がなくなって掘削
作業効率を向上できる。
【0009】
【実 施 例】図1に示すように、走行体1を備えた下
部車体2に上部車体3を旋回モータ4を備えた旋回機構
で旋回自在に取付け、この上部車体3にブーム5、アー
ム6、バケット7をブームシリンダ8、アームシリンダ
9、バケットシリンダ10で上下回動自在に取付けて掘
削機を構成している。前記各シリンダ、旋回モータには
図2に示すように旋回用用方向制御弁11、ブーム用方
向制御弁12、アーム用方向制御弁13、バケット用方
向制御弁14によってポンプ15の圧油が供給され、こ
れら各方向制御弁はコントローラ16からの指令で切換
えられ、そのコントローラ16には操作レバー17から
左旋回、右旋回信号、ブーム上げ・下げ信号、アーム上
げ・下げ信号、バケット上げ・下げ信号が入力され、そ
の入力された信号に基づいて各方向制御弁のソレノイド
に通電して切換え作動する。なお、コントローラ16で
パイロット圧切換弁を切換えて各方向制御弁にパイロッ
ト圧を供給して切換え作動することも可能である。
【0010】以上の構成はオペレータによる手動掘削の
場合であり、自動掘削のためには図1に示すようにブー
ム5の角度θ1 を検出する第1センサー20、アーム6
の角度θ2 を検出する第2センサー21、バケット7の
角度θ3 を検出する第3センサー22が設けられ、これ
らの角度θ1 、θ2 、θ3 がコントローラ16に入力さ
れてバケット先端部7aの位置をX・Y座標として次式
により演算する。 X−123=L1 simθ1 +L2 sim(θ1
θ2 )+L3 sim(θ1+θ2 +θ3 ) Y−123=L1 cosθ1 +L2 cos(θ1
θ2 )+L3 cos(θ1+θ2 +θ3 ) ただし、L1 はブーム長さ、L2 はアーム長さ、L3
バケット長さである。
【0011】次に図3に示す矩形状の穴Aを掘削する際
の制御方法を説明する。矩形状の穴Aの前側縦面A1
X座標をX=aとし、底面A2 のY座標をY=cとし、
後側縦面A3 のX座標をX=bとすると共に、掘削面B
より所定距離上方に自動掘削不可境界Cを設定し、その
Y座標をY=dとする。前記前側縦面A1 と隣接して平
行なる第1境界D1 を設定し、そのX座標をX=a´
(a>a´)とする。前記底面A2 と隣接して平行なる
第2境界D2 を設定し、そのY座標をY=c´(c>
c)とする。前記後側縦面A3 と隣接して平行なる第3
境界D3 を設定し、そのX座標をX=b´(b´>b)
とする。
【0012】バケット先端部7aの現在位置P(X,
Y)をコントローラ16が演算し、この現在位置P
(X,Y)から前記設定した前側縦面A1 、底面A2
後側縦面A3 までの距離E,F,Gを次式によりコント
ローラ16で演算する。 E=a−X F=Y−c G=X−b
【0013】コントローラ16は前記距離E,F,Gと
自動掘削不可境界Cとにより自動掘削制御する。すなわ
ち、バケット先端部7aの現在位置P(X,Y)におけ
るY座標が自動掘削不可境界CのY座標dより大きい時
(Y≧d)には自動掘削作動を不可とする。
【0014】オペレータの操作による自動掘削始動許可
スイッチ22がONの時。バケット先端部7aの現在位
置P(X,Y)におけるY座標が自動掘削不可境界Cの
Y座標dにより小さい(Y<d)時には下記条件が揃っ
た時に自動掘削を開始する。距離E<距離Gで距離E<
距離Fでx>a´の時、つまりバケット先端部7aが第
1境界D1 よりも前側縦面A1 寄りの時には垂直下側掘
削と判断してバケット先端部7aを下側に向けて垂直直
線動作する。
【0015】距離F<距離Eで距離F<距離GでY<C
´の時、つまりバケット先端部7´が第2境界D2 より
も底面A2 寄りの時には水平引掘削と判断してバケット
先端部7aを水平で後側に向けて垂直動作する。
【0016】距離G<距離Eで距離G<距離FでX<b
´の時、つまり、バケット先端部7aが第3境界D3
りも後側縦面A3 寄りの時には垂直上側掘削と判断して
バケット先端部7aを上側に向けて垂直直線動作する。
なお、バケット先端部7aの現在位置P(X,Y)にお
けるY座標が自動掘削不可境界CのY座標dより小さい
(Y<d)時でも前述の3の条件のいずれも満足しない
時には自動掘削を開始せずに手動掘削とする。なお、前
記条件を満足していても自動掘削始動許可スイッチ22
がOFFの時には自動掘削は作動不可とし、手動操作に
よって掘削する。
【0017】次に自動掘削する時の動作を説明する。自
動掘削開始時のバケット先端部7aの現在位置P(X,
Y)を初期値としてバケット先端部7aの移動目標位置
Pm(mX,mY)を選択した掘削方向によって設定す
る。
【0018】前側縦面A1 を掘削する時。図4に示すよ
うに、mX=X0 ,mY=Y−dyとする。但し、dy
は設定値であり、X0 は前側縦面A1 のX座標aであ
る。
【0019】底面A2 を掘削する時。図5に示すよう
に,mX=X−dx,mY=Y0 とする。但し、dxは
設定値であり、Y0 は底面A2 のY座標cである。
【0020】後側縦面A3 を掘削する時。図6に示すよ
うに、mX=X0 ,mY=Y+dyである。但し、dy
は設定値であり、X0 は後側縦面A3 のX座標bであ
る。
【0021】すなわち、直線掘削する際には深さ方向の
目標値を常時一定とし、掘削方向の目標値を一定値とし
て位置フィードバックと不要とする。なお、この場合に
は掘削負荷をシリンダ圧力として検出し、その掘削負荷
が大きい時には方向制御弁への切換信号を大として開口
面積を大とすることでシリンダへの供給流量を多くして
シリンダが速く動作するようにし、掘削負荷が小さい時
には方向制御弁への切換信号を小として開口面積を小と
することでシリンダへの供給流量を少としてシリンダを
ゆっくり動作するようにする。これによって、位置フィ
ードバックせずに掘削方向へ一定値だけ移動するように
しても掘削負荷大の時に動作できるし、掘削負荷小の時
にハンチングを防止できる。
【0022】
【発明の効果】矩形状の穴Aを掘削する際にバケット先
端部7aの現在位置が前側縦面A1 、底面A2 、後側縦
面A3 に接近すると自動的に下向き直線掘削、水平後向
き直線掘削、上向き直線掘削できるので、自動掘削開始
位置と掘削方向をそれぞれ設定する必要がなくなって掘
削作業率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】掘削機の正面図である。
【図2】油圧回路図である。
【図3】直線掘削動作の説明図である。
【図4】バケット先端部の直線動作の目標の設定を示す
説明図である。
【図5】バケット先端部の直線動作の目標の設定を示す
説明図である。
【図6】バケット先端部の直線動作の目標の設定を示す
説明図である。
【符号の説明】
5…ブーム、6…アーム、7…バケット、7a…バケッ
ト先端部、A…穴、A1 …前側縦部、A2 …底面、A3
…後側縦面、D1 …第1境界、D2 …第2境界、D3
第3境界。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブーム5、アーム6、バケット7を上下
    揺動自在とした掘削機により矩形状の穴Aを掘削する際
    に、掘削する穴Aの前側縦面A1 、底面A2、後側縦面
    3 をXY座標として設定し、バケット先端部7aの現
    在位置をXY座標として演算して検出し、その検出した
    バケット先端部7aの現在位置が設定した前側縦面
    1 、底面A2 、後側縦面A3 に接近した位置となった
    時にバケット先端部7aを下向直線動作、水平後向直線
    動作、上向直線動作させるようにした掘削機の掘削制御
    方法。
  2. 【請求項2】 前側縦面A1 と隣接した平行なる第1境
    界D1 、底面A2 と隣接した平行なる第2境界D2 、後
    側縦面A3 と隣接した平行なる第3境界D3をそれぞれ
    XY座標として設定し、バケット先端部7aの現在位置
    が第1境界D1 よりも前側縦面A1 寄りの時には下向き
    直線動作させ、バケット先端部7aの現在位置が第2境
    界D2 よりも底面A2 寄りの時には水平後向き直線動作
    させ、バケット先端部7aの現在位置が第3境界D3
    りも後側縦面A3 寄りの時には上向き直線動作させるよ
    うにした請求項1記載の掘削機の掘削制御方法。
JP30087992A 1992-11-11 1992-11-11 掘削機の掘削制御方法 Pending JPH06146332A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016129708A1 (ja) * 2016-03-29 2016-08-18 株式会社小松製作所 作業機械の制御装置、作業機械及び作業機械の制御方法

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